生态环保产业作为支撑生态文明建设和高质量发展的关键力量，正面临着转型升级的迫切需求。环保新质生产力，正成为推动产业向前发展的核心力量。本栏目将聚焦生态环保产业的新技术、新装备、新材料、新模式，深入宣传推广科技创新成果，及时发布环境技术进步奖项，全面介绍行业内的实用技术装备和示范工程，引导行业持续创新，加快数字、智慧、科技的融合赋能，为经济社会全面绿色转型贡献力量。
 

　　生态环境保护实用技术
 

　　2023-J-46
 

　　申报单位
 

　　生态环境部环境规划院
 

　　中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司
 

　　上海起杭数字科技有限公司
 

　　推荐单位
 

　　生态环境部土壤与农业农村生态环境监管技术中心
 

　　一、技术简介
 

　　适用范围
 

　　基于数字孪生的在产企业土壤环境管理平台可广泛应用于化工、焦化、电镀、制革、有色金属采选冶等重点行业企业环境管理，使在产企业在数字虚体空间中所创建的数字模型与企业环境在形、态、质地、行为和发展规律上都形成虚实精确映射，构建高效协同的数字孪生管理系统，对企业用地土壤环境进行管理，实现物理空间资源配置和运行的按需响应、快速迭代和动态优化。
 

　　技术原理
 

　　本技术充分利用物理模型和物联网传感器采集的全生命周期的运行历史数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真模拟，在虚拟空间中完成映射，从而反映相对应的实体对象的全生命周期过程。其核心是一种物理空间与虚拟空间的虚实交融、智能操控的映射关系，通过在实体世界，以及数字虚拟空间中，记录仿真、预测对象全生命周期的运行轨迹，实现系统内信息资源物质资源的最优化配置。需要充分运用大数据、GIS、BIM、IoT、AI、VR/AR等技术手段，构建新形势下的在产企业数字孪生底座。基于数字孪生的在产企业土壤环境管理平台以GIS系统为基础框架形成生态环境信息“一张图”，融合无人机倾斜摄影，对重点监管企业进行高精度实景三维建模，建立空-天-地一体化模型，以自动监控为非现场监管的主要手段，推行视频监控和在线监测等物联网监管手段，监管部门通过在线监测获取相关数据，全覆盖、全天候、全自动监测，真正做到既无时不在又无事不扰，可逐步实现重点监管安全非现场智能化监管。
 

　　工艺路线
 

　　基于数字孪生的在产企业土壤环境管理是基于国家相关法律法规、政策制度提出的一种新型的集成化、可视化、系统化的管理模式，主要由四个部分组成：在产企业土壤环境管理制度体系构建、在产企业土壤环境管理制度落实、平台管理结果应用、制度实施评估考核，该管理模式覆盖了在产企业的建设期、运营期、关停期全过程。(1)在产企业土壤环境管理制度体系建设。分析土壤污染重点监管单位的行业类型、污染分布特征等因素，制定完善在产企业土壤环境风险管理制度，构建土壤环境风险管控制度体系。
 

　　(2)制度实施与数字化平台建设。通过制度实施，获取反映企业用地土壤和地下水环境质量状况数据，通过“多源数据”+“算法”+“应用场景”相结合，实现土壤和地下水环境数据价值深度挖掘，并应用于在产企业土壤和地下水污染预防、应急、管控与修复体系的建立，针对在产企业污染区域进行风险管控和局部治理，兼顾企业生产、渗漏点排查隔断、污染扩散抑制、污染浓度下降，实现污染物精准识别与溯源追踪，最大程度减少“增量”污染产生。
 

　　(3)管理结果应用。在产企业数字化展示与可视化监管；在产企业土壤环境污染模拟与预测预警；在产企业三维数字化档案建立；实现土地风险分级管理(灯号管理)；开展土地资产价值跟踪评估，提出土地资产全生命周期规划战略建议。
 

　　(4)结果考核。在产企业土壤环境管理制度执行情况应纳入年度考核。将制度的执行情况与企业负责人离任审计相关联，将环境债务纳入企业债务，建立政策扶持、企业融资、信贷审批负面清单。
 

　　应用效果
 

　　1. 开展隐患排查，实现灯号管理。按照国家和广西土壤污染防治相关法律政策要求，基于土地资产现状，自2020—2023年开展年度企业土壤和地下水污染自行监测和隐患排查工作，提高企业土壤污染防治技术水平和管理水平，及时发现企业土地存在的污染风险。
 

　　2. 以问题为导向，提出综合对策。根据排查发现问题，开展风险等级划分(即灯号分级)，再根据不同灯号分级单元，分类分区提出风险预警、原位修复及土地资产保值的对策措施，逐步减轻或消除土地污染风险。
 

　　3. 以科技为先导，规划土地使用。结合企业风险排查情况，降低企业环保投资和成本，提高企业环境管理水平。结合企业发展规划，提出土地资产全生命周期规划战略建议。以在产企业全生命周期大数据为基础，打造基于GIS+BIM+IOT+AI 的数字孪生体，从以往被动响应逐步转变为全域协同治理、智能预警，实现污染物精准识别和源头防控。
 

　　研发背景
 

　　2018年5月18日，习近平总书记在全国生态环境保护大会上强调：“要全面落实土壤(地下水)污染防治行动计划，推动制定和实施土壤(地下水)污染防治法。突出重点区域、行业和污染物，强化土壤(地下水)污染管控和修复，有效防范风险。”2019年1月1日《中华人民共和国土壤污染防治法》正式实施，一系列相关政策、法规及规范性文件先后出台，土壤环境问题越来越被重视。《数字中国建设整体布局规划》指出：“建设数字中国是数字时代推进中国式现代化的重要引擎，推进数字技术与经济、政治、文化、社会、生态文明建设“五位一体”深度融合。”
 

　　技术特点
 

　　1. 三维化：实景三维模型+GIS+BIM+IOT形成三维电子沙盘，真实刻画空间细节，打造精准、动态、可视化的数字孪生底座。
 

　　2. 动态化：通过构建一个组织的高频、多中心、短链路决策机制，在未来的不确定性中快速做出决策。
 

　　3. 精细化：强大精准映射能力，可结合三维可视化引擎，真实刻画空间细节，打造精准、动态、可视化的数字场景。在静态建模基础上，通过叠加多维实时动态数据和AI分析数据，支持以生命体、有机体这样的视角对最小治理单元进行感知和管理，并且构建了系统化的数字生命体征，实现在产企业管理的实时预判、实时发现、实时处置。
 

　　4. 联动化：消除数据孤岛，实现全域全要素数字化多源信息生态联动，并建立信息之间的关联，再现企业全景、全周期变化和内在关系。以数据的自动流动化解复杂系统的不确定性，优化资源配置效率，解决全局优化的需求和碎片化供给之间的矛盾。
 

　　5. 智能化：基于历史和实时数据和先进的算法模型，可以高效地在数字世界对物理对象的状态和行为进行反映；通过在数字世界中的模拟试验和分析预测，可为实体对象的指令下达、流程体系的进一步优化提供决策依据。
 

　　二、典型应用案例
 

　　案例名称
 

　　广西大华土地资产全生命周期环境风险管理试点项目
 

　　案例简介
 

　　广西蓝星大华化工有限责任公司是钛白粉生产厂家，广西出口商品生产基地企业之一。公司总占地面积约89658m2，分别于1988年、2005年、2015年依次建成3条钛白粉生产线，产能分别为1.2万t/a、2.4万t/a、3.1万t/a，共6.7万吨/年，配套建设有锅炉房、煤气站、红石膏渣库及污水处理站。锅炉房内设两台锅炉，型号分别为 25t/h、35t/h；煤气站设 7 台煤气发生炉(2018年已停用，改为天然气)；红石膏渣库库容 135.39万m3；污水处理站处理规模为 21000m3/d。以在产企业全生命周期大数据为基础，打造基于GIS+BIM+IOT+AI 的数字孪生体，从以往被动响应逐步转变为全域协同治理、智能预警，实现污染物精准识别和源头防控， 降低环境风险和治理费用，从而实现土地资产全生命周期环境风险的科学管理。土地资产全生命周期环境风险管理集中解决三个问题：1)如何使企业所持有的土地资产保有其价值；2)如何降低甚至消除环境污染(包括历史原因)对土地资产产生的负面影响；3)如何避免因无序化的污染土壤修复治理工作而产生的过度投资。
 

　　达到的标准或性能要求
 

　　依据污染监测数据开展污染物超标评价工作，污染物超标评价标准为《土壤环境质量 建设用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB36600-2018)。评价过程中，优先使用国家标准，国家标准中未涉及的污染物可参考地方有关标准或行业标准。在产企业土壤和地下水环境污染的人体健康风险评估参照《建设用地土壤污染风险评估技术导则》(HJ25.3-2019)执行。
 

　　业主单位
 

　　广西蓝星大华化工有限责任公司
 

　　投运时间
 

　　2021年4月1日
 

　　工艺流程
 

　　基于数字孪生的在产企业土壤环境管理是基于国家相关法律法规、政策制度提出的一种新型的集成化、可视化、系统化的管理模式，主要由四个部分组成：在产企业土壤环境管理制度体系构建、在产企业土壤环境管理制度落实、平台管理结果应用、制度实施评估考核，该管理模式覆盖了在产企业的建设期、运营期、关停期全过程。(1)在产企业土壤环境管理制度体系建设。
 

　　(2)制度实施与数字化平台建设。通过“多源数据”+“算法”+“应用场景”相结合，应用于在产企业土壤和地下水污染预防、应急、管控与修复体系的建立，针对在产企业污染区域进行风险管控和局部治理，兼顾企业生产、渗漏点排查隔断、污染扩散抑制、污染浓度下降，实现污染物精准识别与溯源追踪，最大程度减少“增量”污染产生。
 

　　(3)管理结果应用。在产企业数字化展示与可视化监管；在产企业土壤环境污染模拟与预测预警；实现土地风险分级管理(灯号管理)；开展土地资产价值跟踪评估，提出土地资产全生命周期规划战略建议。
 

　　(4)结果考核。在产企业土壤环境管理制度执行情况应纳入年度考核。将制度的执行情况与企业负责人离任审计相关联，将环境债务纳入企业债务，建立政策扶持、企业融资、信贷审批负面清单。
 

　　运行情况
 

　　连续运行中。
 

　　三、技术申报单位联系信息
 

　　单位名称：生态环境部环境规划院
 

　　单位地址：北京市石景山区实兴大街15号院
 

　　联系人：郑燚楠
 

　　单位名称：中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司
 

　　单位地址：浙江省杭州市西湖区灯彩街321号(华东勘测设计研究院紫金港院区)
 

　　联系人：吕一彦
 

　　单位名称：上海起杭数字科技有限公司
 

　　单位地址：上海市闵行区昆阳路1508号2幢2层
 

　　联系人：魏兴刚
 

　　原标题：环保新质生产力 | 基于数字孪生的在产企业土壤环境管理平台